Федеральное Государственное бюджетное
образовательное учреждение высшего
профессионального образования
Пермская государственная сельскохозяйственная
академия имени академика Д.Н.Прянишникова
Кафедра ИТАП
Контрольная
работа
по дисциплине: «Надёжность
информационных систем»
на тему:
«Надёжность восстанавливаемых
систем ».
Выполнил студент 4 курса
факультета заочного обучения
специальности «Информационные
системы и технологии»:
Сычев Роман Юрьевич
Шифр ИСУ-2010-2741
Проверил:
Соламатин А.А.
Пермь-2013
Содержание
Введение 3
1. Надежность восстанавливаемых
систем 5
2. Практическая часть 5
Задача №1 5
Задача №2 6
Задача №3 7
Список литературы 7
Введение
Наука о надёжности является
сравнительно молодой, её формирование
относится к середине XX века. Развитие
и усложнение техники потребовали
разработки научных основ нового
направления – теории надёжности.
Предмет её исследований составляют
изучение причин, вызывающих
отказы объектов; определение
закономерностей, которым подчиняются
отказы; разработка способов
количественного измерения надёжности,
методов расчёта и испытаний,
разработка путей и средств повышения
надёжности.
Первые шаги в области
исследований надёжности были связаны
со сбором статистических данных о
надёжности радиоэлементов, а все
усилия специалистов были направлены
на определение причин ненадёжности.
Следующими шагами стали развитие физической
надёжности (физики отказов) и развитие
математических основ теории надёжности,
явившихся обязательным атрибутом
разработки и проектирования сложных
и ответственных технических
систем.
В соответствующих областях
техники разрабатывались и продолжают
разрабатываться прикладные вопросы
надёжности, вопросы обеспечения
надёжности данной конкретной
техники (радиоэлектронные приборы,
средства вычислительной техники, транспортные
машины, продуктопроводы, химические реакторы
и т.д.). При этом решается вопрос
о наиболее рациональном использовании
общей теории надёжности в конкретной
области и ведётся разработка таких новых
положений, методов и приёмов, которые
отражают специфику данного вида техники.
Так возникла прикладная теория надёжности.
Комплексная автоматизация
производственных процессов поставила
перед управляющими устройствами
новые, исключительно ответственные
задачи, которые должны выполняться
безупречно на протяжении всего
периода работы автоматической линии,
автоматизированного цеха или предприятия.
Современное общество
нередко называют информационным.
Под информационным обществом
понимают такую ступень в развитии
цивилизации, которая характеризуется
возрастанием роли информации во всех
областях общественной жизни; созданием
и развитием рынка информационных
услуг, новых форм социальной и экономической
деятельности; созданием глобального
информационного пространства, обеспечивающего
доступ к мировым информационным ресурсам;
превращением информационных ресурсов
общества в реальные ресурсы социально-экономического
развития.
Поэтому в настоящее время
проблема надёжности является ключевой
по отношению к современным информационным
системам, по существу, от
неё во многом зависят темпы
их развития. Отказ в работе
(в том числе и неправильное
функционирование) информационных
систем может привести даже
к катастрофическим последствиям
глобального масштаба.
1. Надежность восстанавливаемых
систем
Одно из основных требований
теории надежности — это необходимость
установить принадлежность всех возможных
состояний объекта к одному из
двух противоположных классов: работоспособные
и неработоспособные. Работоспособным
называют такое состояние объекта,
при котором значения всех параметров,
характеризующих способность выполнять
заданные функции, соответствуют требованиям
нормативно-технической и/или конструкторской
(проектной) документации. Неработоспособным
будет такое состояние, при котором
значение хотя бы одного из параметров
не соответствует требованиям документации.
У большинства технических объектов
не существует четкой границы между
этими классами состояний. Однако в
теории надежности промежуточные состояния
не рассматриваются. Чтобы оценить
надежность, надо сделать эту границу
четкой в рамках рассматриваемой
модели надежности. Это весьма непростая
задача, и решается она путем обсуждения
с участием компетентных лиц со стороны
разработчика и заказчика (пользователя)
объекта. Однако далеко не всегда задача
разбиения всех состояний по принципу
«всё или ничего» может быть успешно
решена. Тогда вводятся несколько
уровней работоспособности и
понятия полной и частичной работоспособности.
Для многофункциональных систем
возможна ситуация, когда при выполнении
каждой функции удается разделить
все состояния на работоспособные
и неработоспособные, но возможны состояния,
при которых одни функции выполняются,
а другие — нет. Тогда уровни работоспособности
выделяют по способности выполнять
все функции, группу функций, определенные
функции.
Для оценки надежности таких
объектов могут применяться векторные
показатели. Если же это неудобно, применяют
свертку векторного показателя в
скалярный, трактующийся как показатель
эффективности. С переходом из работоспособного
состояния в неработоспособное
и обратно связаны особые события
в процессе функционирования объекта,
называемые, соответственно, отказом
и восстановлением. Отказ — это
событие, состоящее в нарушении
работоспособного состояния объекта.
Восстановление — это событие, заключающееся
в переходе объекта из неработоспособного
состояния в работоспособное
в результате устранения отказа путем
перестройки (реконфигурации) структуры,
ремонта или замены отказавших частей.
Этим же термином обозначают и процесс
перевода объекта из неработоспособного
состояния в работоспособное. Всякий
отказ связан с нарушениями требований
документации. Но не всякое нарушение
требований приводит к отказу. Оно
приводит к событию, называемому
неисправностью, к возникновению
неисправного состояния. Поэтому можно
различать неисправности, не приводящие
к отказам, и неисправности или
их сочетания, вызывающие отказ. Отказы
можно классифицировать по различным
признакам. По скорости изменения параметров
до возникновения отказа различают
внезапные и постепенные отказы.
Внезапный отказ — это
отказ, характеризующийся скачкообразным
изменением значений одного или нескольких
параметров объекта. Постепенный отказ
— это отказ, возникающий в
результате постепенного изменения
значений одного или нескольких параметров
объекта. Такое деление весьма условно,
так как большинство параметров
изменяется с конечной скоростью, поэтому
четкой границы между этими классами
не существует. К постепенным отказы
относят в тех случаях, когда
изменения параметров легко прослеживаются,
позволяя своевременно предпринять
меры по предупреждению перехода объекта
в неработоспособное состояние.
По характеру устранения различают
устойчивый, самоустраняющийся и
перемежающийся отказы. Устойчивый отказ
всегда требует проведения мероприятий
по восстановлению работоспособности
объекта. Самоустраняющийся отказ,
или сбой, устраняется в результате
естественного возвращения объекта
в работоспособное состояние
без участия или при незначительном
вмешательстве оператора, причем время
устранения отказа мало или близко
к нулю. Перемежающийся отказ —
это многократно возникающий
самоустраняющийся отказ одного
и того же характера. Как правило,
для его устранения требуется
вмешательство оператора. По характеру
проявления различают явные некрытые
(латентные) отказы. Явный отказ обнаруживается
визуально или штатными методами
и средствами контроля и диагностирования
при подготовке объекта к применению
или в процессе его применения
по назначению.
Скрытый отказ выявляется
при проведении технического обслуживания
или специальными методами диагностирования.
Задержка в обнаружении скрытого
отказа может привести к неправильному
срабатыванию алгоритмов, некорректной
обработке информации, выработке
ошибочных управляющих воздействий
и другим неблагоприятным последствиям.
При наличии нескольких уровней
работоспособности различают полный
и частичные отказы. Переход на
уровень частичной работоспособности
называют частичным отказом. Полная
потеря работоспособности возникает
при полном отказе. В многофункциональной
системе полный отказ при выполнении
одной из функционально самостоятельных
операций может означать только частичный
отказ для системы в целом,
если потеряна одна или часть функций,
а остальные могут выполняться.
В некоторых устройствах и
элементах возможны отказы двух типов.
В резисторах, полупроводниковых
диодах, транзисторах, реле и ряде других
элементов могут возникать отказы
типа обрыв и типа короткое замыкание.
В первом случае падает до нуля проводимость,
а во втором — сопротивление в
любых или в определенном направлении.
В устройствах, назначение которых
состоит в формировании определенного
сигнала в ответ на определенные
сочетания сигналов на входах, например
в логических элементах, дискретных
датчиках, устройствах контроля и
диагностирования, регуляторах, также
возможны отказы двух типов: отсутствие
сигнала, когда он должен быть сформирован,
и появление сигнала, когда его
не должно быть (ложный сигнал). По первопричине
возникновения различают конструктивный,
производственный и эксплуатационный
отказы. Конструктивный отказ возникает
по причине, связанной с несовершенством
или нарушением установленных правил
и/или норм проектирования и конструирования.
Производственный отказ связан с
несовершенством или нарушением
технологического процесса изготовления
или ремонта (на ремонтном предприятии),
а эксплуатационный отказ — с
нарушением правил и/или условий
эксплуатации, при возникновении
непредусмотренных внешних воздействий
или воздействий высокой интенсивности.
Надежность, как комплексное
свойство, включает в себя единичные
свойства: безотказность, ремонтопригодность,
сохраняемость, долговечность. Нельзя
сводить надежность ни к одному из
этих свойств. Только их совокупность
правильно раскрывает содержание понятия
«надежность». Безотказность — это
свойство объекта непрерывно сохранять
работоспособное состояние в
течение некоторого времени или
наработки. Наработка — это продолжительность
или объем работы объекта. Наработка
может измеряться в единицах времени
или объема выполненной работы (длины,
площади, массы, числа срабатываний
и пр.), например: для автомобилей
наработка может измеряться километражем
пробега. Если наработка измеряется
в единицах времени, то в случае непрерывного
применения объекта она может
совпадать с календарным временем.
Наработку, в течение которой
объект, снимаемый с эксплуатации
после первого же отказа, сохраняет
работоспособность, называют наработкой
до первого отказа. Если наработка
совпадает с календарным временем,
она называется временем до первого
отказа, или временем безотказной
работы. Для других объектов наряду
с наработкой до первого отказа может
рассматриваться наработка между
соседними отказами.
Ремонтопригодность —
это свойство объекта, заключающееся
в приспособленности к поддержанию
и восстановлению работоспособного
состояния путем технического обслуживания
и ремонта. Ремонтопригодное изделие
должно иметь соответствующую конструкцию,
быть приспособленным к контролю
работоспособности по всем основным
параметрам, демонтажу отказавшего
и монтажу работоспособного оборудования.
Близким к ремонтопригодности понятием
является восстанавливаемость. Восстанавливаемость
зависит не только от приспособленности
аппаратуры к предупреждению, обнаружению
и устранению отказов, но и от подготовленности
обслуживающего персонала, от организационно-технических
мероприятий по обслуживанию и снабжению
изделия необходимыми запасными
частями, от внешних условий функционирования.
Ремонтопригодное изделие
становится восстанавливаемым, если при
его применении допускаются вынужденные
перерывы в работе всего изделия
или его составных частей, имеются
необходимая контрольно-измерительная
аппаратура, запасные части и обслуживающий
персонал соответствующей квалификации.
Из сказанного следует, что не каждое
ремонтопригодное изделие является
восстанавливаемым. Более того, одно
и то же изделие в различных
ситуациях может быть либо восстанавливаемым,
либо невосстанавливаемым.
С другой стороны, не каждое
восстанавливаемое изделие ремонтопригодно.
Примером может служить изделие,
в котором отказ возникает
вследствие резкого ухудшения условий
функционирования. Его работоспособность
восстанавливается без вмешательства
персонала сразу же после возвращения
к нормальным условиям функционирования.
Работоспособность может восстанавливаться
и путем реконфигурации технических
и программных средств без
проведения ремонта или замены отказавшего
модуля. Время, затрачиваемое на восстановление
работоспособности объекта, называют
временем восстановления. Оно состоит
из времени обнаружения отказа, времени
его локализации, времени устранения
отказа путем ремонта или замены
неисправной части на запасную, времени
наладки и предпусковой проверки
работоспособности.
Время устранения отказа,
кроме времени собственно ремонта
или замены, включает в себя
время доставки отказавшего модуля
или прибора с места эксплуатации
до ремонтной базы и обратно
и время ожидания (в случае
ремонта) либо время доставки
запасной части со склада к
месту эксплуатации (в случае
замены).
Совокупность ремонтного
персонала, контрольно-измерительной
аппаратуры, средств технической
диагностики и наладки, запасного
имущества и принадлежностей, испытательного
и вспомогательного оборудования, необходимых
для восстановления работоспособности,
называют ремонтным органом. Часть
ремонтного органа, необходимая для
восстановления работоспособности
одного модуля или блока, называют ремонтной
бригадой, или восстанавливающим (обслуживающим)
прибором. Таким образом, для характеристики
ремонтного органа необходимо знать
не только производительность бригад,
но и их количество.